DE102010064365A1

DE102010064365A1 - Startvorrichtung mit beschichteter Gleitlageranordnung

Info

Publication number: DE102010064365A1
Application number: DE201010064365
Authority: DE
Inventors: Thomas Botzenhard; Rainer Stoeckl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-05

Abstract

Es ist eine Startvorrichtung (10) mit einem Andrehritzel (22) vorgesehen, welches dazu dient, einen Zahnkranz (25) einer Verbrennungskraftmaschine anzutrieben, wobei das Andrehritzel (22) auf einer Abtriebswelle (116) zumindest verschiebbar mittels einer Gleitlageranordnung (210) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlageranordnung (210) zwei aufeinander mittelbar gleitende Oberflächen (220, 223) aufweist, wobei zumindest eine der beiden Oberflächen (220, 223) der Gleitlageranordnung (210) eine Hartbeschichtung mit einem integrierten Festkörperschmierstoff tragt.

Description

Stand der Technik
In heutigen Startvorrichtungen ist eine Ritzellagerung üblicherweise mittels einer fett- oder ölgetränkten Ritzelbuchse verwirklicht. Nachteilig kann hierbei ganz besonders im Zusammenhang mit höheren Anforderungen in Start-Stopp-Systemen sein, dass die Lebensdauer zu gering ist. Es entsteht Verschleiß und erhöhtes Geräusch.
Offenbarung der Erfindung
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird angestrebt, die Funktion der Lagerung zwischen Andrehritzeln und Antriebswellen zu verbessern. Es werden zudem weniger Bauteile benötigt, was eine einfachere Montage des Andrehritzels ermöglicht. Durch verbessertes Verschleißverhalten kann zudem auch nach vielen Startvorgängen der konstruktiv vorgesehene Vorspurweg des Andrehritzels in den Zahnkranz ermöglicht werden. Durch Weglassen von öligen oder fettigen Schmierstoffen wird der Eintrag von verschleißfördernden Schleifpartikeln stark vermindert, die Lebensdauer dadurch erhöht. Durch die Beschichtung wird Korrosion behindert. Durch Nichtverwenden von Fett kann sich dessen Qualität über die Lebensdauer nicht verschlechtern.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von Figuren näher erläutert:
Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine Startvorrichtung,
2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsbeispiele für Gleitlagerungen zwischen Andrehritzeln und Antriebswellen.
Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche Teile.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Startvorrichtung 10 in einem Längsschnitt. Die Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16, so zum Beispiel ein Relais in Gestalt eines Starterrelais auf. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eingespurt ist.
Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Anstelle der Polschuhe 31, die zur elektromagnetischen Erregung mit einer Erregerwicklung 34 versehen sind, könnten auch permanent magnetisch erregte Pole eingesetzt werden.
Die Polschuhe 31 bzw. die Permanentmagnete 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Antriebswelle 13 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum mit einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
In Antriebsrichtung gesehen schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines Umlaufgetriebes, wie zum Beispiel eines Planetengetriebes 83, ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenrädern 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen innerhalb eines Hohlrades 95 ab, welches im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin, schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in welchem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem daran angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt.
Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt, so folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Wellen-Naben-Verbindung 128 ist. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 besteht des Weiteren aus einem Innenring 140, der radial innerhalb eines Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirken mit dem Innen- und dem Außenring 132, 140 eine Relativdrehung zwischen den Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 nur in eine Richtung. In Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 122 und dessen Schrägverzahnung 142 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten auch permanentmagnetisch erregte Pole eingesetzt werden.
Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. ein linear beweglicher Anker 138 haben darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190, der üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt ist, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken zwei Scheiben 193, 194 an ihrem Außenumfang, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine einzuspuren.
Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der elektrische Vorspurakturator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an dem Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 stellt einen Anschluss für den elektrischen Startermotor 13 dar, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Befestigungselemente 159, bei denen es sich beispielsweise um Schrauben handeln kann, am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 und eine Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 umfasst eine Wicklung 162, die Schalteinrichtung 161 eine weitere Wicklung 165. Die Wicklung 162 der Schubeinrichtung 160 und die weitere Wicklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Die Wellen-Naben-Verbinung 128 kann statt mit einer Geradverzahnung 125 auch mit einer Steilgewindeverzahnung ausgestattet sein.
Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach a) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist, oder b) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist, oder c) das Andrehritzel 22 geradverzahnt ausgeführt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist.
In 2 ist die bereits in 1 dargestellte Gleitlageranordnung 210 näher dargestellt. Diese Gleitlageranordnung 210 dient dazu, dass. Andrehritzel 22 und den Innenring 140 auf der Abtriebswelle 116 zu lagern. Teil dieser Gleitlageranordnung 210 sind zwei aufeinander gleitende Oberflächen 220 und 223. Die Oberfläche 220 ist eine hohlzylindrische Oberfläche 224 einer zentralen Gleitöffnung 226 des Andrehritzels 22. Diese hohlzylindrische Oberfläche 224 trägt eine Hartbeschichtung 227 mit einem integrierten Festkörperschmierstoff.
In 3 ist ebenfalls eine Gleitlageranordnung 210 dargestellt. Die Oberfläche 220 ist wiederum eine hohlzylindrische Oberfläche 224 einer zentralen Gleitöffnung 226 des Andrehritzels 22. In diesem Beispiel trägt eine zylindrische Oberfläche 223 der Abtriebswelle 116 eine Hartbeschichtung 233 mit einem integrierten Festkörperschmierstoff.
In 4 ist ein weiteres Beispiel einer Gleitlageranordnung 210 dargestellt. In diesem Beispiel tragen beide aufeinander gleitenden Oberflächen 220 und 223 eine Hartbeschichtung 227 bzw. 233 mit einem integrierten Festkörperschmierstoff.
Es ist somit eine Startvorrichtung 10 mit einem Andrehritzel 22 vorgesehen, welches dazu dient, einen Zahnkranz 25 einer Verbrennungskraftmaschine anzutreiben, wobei das Andrehritzel 22 auf einer Abtriebswelle 116 zumindest verschiebbar mittels einer Gleitlageranordnung 210 gelagert ist, wobei die Gleitlageranordnung 210 zwei aufeinander mittelbar gleitende Oberflächen 220 und 223 aufweist, wobei zumindest eine der beiden Oberflächen 220, 223 der Gleitlageranordnung 210 eine Hartbeschichtung 227, 233 mit einem integrierten Festkörperschmierstoff trägt.
Wie in 2, 3 und 4 dargestellt und dazu beschrieben ist vorgesehen, dass entweder eine Oberfläche 224 der zentralen Gleitöffnung 226 des Andrehritzels 22 oder eine äußere Oberfläche 223 der Abtriebswelle 116 oder sowohl die Oberfläche 224 der zentralen Gleitöffnung 226 des Andrehritzels 22 als auch die äußere Oberfläche 223 der Abtriebswelle 116 mit einer Hartbeschichtung mit einem integrierten Festkörperschmierstoff beschichtet sind.
Die beschichtete Oberfläche der zentralen Gleitöffnung des Andrehritzels 22 soll vorzugsweise mit Hartchrom, Bronze oder Silber, die äußere Gleitoberfläche der Abtriebswelle vorzugsweise mit Hartchrom beschichtet sein. Jeweils soll ein Festkörperschmierstoff integriert sein. Für den Fall, dass eine Oberfläche der zentralen Gleitöffnung des Andrehritzels 22 oder eine äußere Gleitoberfläche der Abtriebswelle 116 beschichtet ist, kann vorgesehen sein, dass die jeweilige die Beschichtung tragende Oberfläche nicht gehärtet ist.

Claims

Startvorrichtung (10) mit einem Andrehritzel (22), welches dazu dient, einen Zahnkranz (25) einer Verbrennungskraftmaschine anzutrieben, wobei das Andrehritzel (22) auf einer Abtriebswelle (116) zumindest verschiebbar mittels einer Gleitlageranordnung (210) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlageranordnung (210) zwei mittelbar aufeinander gleitende Oberflächen (220, 223) aufweist, wobei zumindest eine der beiden Oberflächen (220, 223) der Gleitlageranordnung (210) eine Hartbeschichtung (227, 233) mit einem integrierten Festkörperschmierstoff trägt.
Startvorrichtung (10) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eine Oberfläche (220) der zentralen Gleitöffnung (226) des Andrehritzels (22) oder eine äußere Oberfläche (230) der Abtriebswelle (116) oder sowohl die Oberfläche (220) der zentralen Gleitöffnung (226) des Andrehritzels (22) als auch die äußere Oberfläche (230) der Abtriebswelle (116) beschichtet sind.
Startvorrichtung (10) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche (220) der zentralen Gleitöffnung (226) des Andrehritzels (22) mit Hartchrom, Bronze oder Silber beschichtet ist und/oder die äußere Oberfläche (230) der Abtriebswelle (116) mit Hartchrom beschichtet ist.
Startvorrichtung (10) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (220) der zentralen Gleitöffnung (226) des Andrehritzels (22) oder eine äußere Gleitoberfläche (223) der Abtriebswelle (116) nicht gehärtet sind.